柴油發電機組的控制系統猶如發電機組的心臟，智能控制系統的使用大大提高了柴油發電機組的運行，保障了柴油發電機組的穩定工作，那么控制系統是通過何種原理和算法來實現呢?柴油發電機組的控制部分， 數字式勵磁控制器較傳統的模擬電路勵磁控制器具有精度高， 反應快， 控制算法適應性強， 對于不同特性的電機只要通過調整程序參數就能適應，甚至可以實現更高端的自適應智能控制算法等優點。

一、數字勵磁控制器軟件實現與算法研究

主要是對數字式勵磁控制器的軟件和所采用的控制算法進行論述。首先對數字勵磁控制器的主程序進行設計， 然后對電量參數采集算法和智能勵磁控制算法進行研究， 并在 CPU 上進行實現。為了實現精確的數字勵磁控制， 需要得到實時、精確的電量數據， 而要獲得實時、精確的電量數據， 則需要采用交流采樣方法， 并推導出交流采樣下各個電量的計算公式， 最終編寫計算出電量數據的算法程序。 交流采樣是按一定的規律對被測信號的瞬時值進行采樣， 再按照一定的數學算法求出被測電量參數的測量方法。下面給出交流電壓， 交流電流， 有功功率， 無功功率， 功率因素的各種算法中的離散公式。

二、數字式勵磁控制器總體設計方桉

工作電源： 由于微處理器的工作電源要求， 我們需要一個 5V 的穩定直流電源， 信號調理電路的運算電路的供電需要一組±12V的直流電源， 另外， 開關量輸出需要驅動繼電器， 所以需要一個+24V 的直流電源， 為此我們需要設計一個電源轉化模塊得到系統正常工作所需的三組 DC 電源。

三、勵磁輸出主電路的設計

勵磁控制器的功率輸出為一可以控制電流和電壓的直流輸出，總體設計時確定了此勵磁整流輸出的額定電壓為80VDC，額定勵磁電流為10A，強勵時達到25A。勵磁功率來源于交流電源， 可以是發電機本身提供的， 也可以是外部提供的，外部提供的電源通常都比較優良穩定，發電機提供的電源由于有啟動的影響， 而且在運行過程中有可能會發生波動畸變等不穩定的因素， 這些都會影響勵磁輸出的性能。所以我們針對從發電機取電的情況進行研究和設計。

四、交流采樣鎖相環電路

要進行交流采樣， 通常需要進行同步采樣， 目前交流采樣方式主要有硬件同步采樣、軟件同步采樣和異步采樣三種。硬件同步由硬件同步電路向 CPU 提出中斷實現同步。硬件同步電路有多種形式， 常見的如鎖相環同步電路等。硬件同步采樣法是由專門的硬件電路產生同步于被測信號的采樣脈沖。它能克服軟件同步采樣法存在截斷誤差等缺點， 測量精度高。利用鎖相頻率跟蹤原理實現同步等間隔采樣的原理圖如圖 2.3 所示：在相位比較器 PD、低通濾波器 LP、壓控振蕩器 VCO 構成的鎖相環內加入n 分頻器， 輸入 為被測信號的頻率， 作為鎖相環的基準頻率， 輸出 為采樣頻率。經n 分頻后與 相比較，根據鎖相環工作原理， 鎖定時 /n=， 即： =n 。由于鎖相環的時跟蹤性， 當被測信號頻率 變化時， 電路能自動快速跟蹤并鎖定， 始終滿足 =n 的關系， 即采樣頻率為被測信號頻率的整數n 倍， 從而實現一周內等間隔采樣n 點。此外， 還可將分頻系數n 為程序控制， 則可根據不同頻率的被測信號及 CPU、A/D 轉換器的速度， 動態改變n 值， 以達到最好的效果。

柴油發電機組控制系統的工作原理和算法是相當的復雜，每個電路的設計都有其特定的算法來予以實現。